HIENORAKEISEN ASFALTTIMASSAN KIVIAINEKSEN KULUTUSKESTÄVYYS. Kandidaatintyö Matti Kauppi

Transkriptio

1 HIENORAKEISEN ASFALTTIMASSAN KIVIAINEKSEN KULUTUSKESTÄVYYS Kandidaatintyö Matti Kauppi Johdanto Hiljaiset päällysteet vähentävät liikenteen melua Normaalin asfalttipäällysteen kiviaineksen nastarengaskulutuskestävyyttä testataan 11,2/16 mm:n raekoolla Maksimiraekoko hiljaisissa päällysteissä 5/8 mm

2 Työn kuvaus ja tavoitteet Hienorakeisen asfalttimassan kiviaineksen kulutuskestävyyden tutkiminen SFS-EN testausmenetelmän kehittämistä hienorakeisille kiviaineksille sopivaksi Tulosten vertailu olemassa oleviin tutkimustuloksiin Modifioidun kuulamyllyn arvolle suuruusluokaltaan samankaltaisia tuloksia vrt. standardinmukaiseen testiin (toistettavuus) Kiviainekset Tutkimuksessa käytettiin yleisesti asfalttipäällysteissä käytettyjä kiviaineksia Sorilan ja Patavuoren kiviainekset haettiin louhoksilta, muut saatiin kiviaineksia tuottavien yritysten toimesta Näytteistä määritettiin litteysluku SFS-EN A1 mukaisesti

3 Kiviainekset Kiviaines Kivilaji Kiintotiheys [t/m 3 ] Kuulamyllyarvo Sorila granodioriitti 2,67 8,2 Patavuori 2,99 5,3 6,6 Koskenkylä 2,68 5,5 Takamaa 2,77 9,5 (4,9 14,7) Haukkavuori 2,63 8,4 Malmgård 2,65 6,7 Pattijoki 2,69 5,9 7,4 Kytäjä 2,93 7 Eurajoki diabaasi 3,00 10,8 13,3 Työn vaiheet Ensimmäisessä vaiheessa testaukseen käytettiin kahta kiviainesta, Sorilaa ja Patavuorta Ensimmäisessä vaiheessa punnittiin kuulamyllynäytteistä myös >1 mm ja >4 mm ylittävät osuudet kulutuksen muodostaman raekokojakauman tarkastelemiseksi Testeillä varioitiin kuulakokoa ja määrää Ensimmäisen vaiheen testauksessa käytettiin Patavuoren 0/8 mm:n kiviainesta (FI 22) Toiseen vaiheeseen käytettiin Patavuoren 3/8 mm kiviainesta (FI 12)

4 Ensimmäisen vaiheen tulokset Ensimmäisen vaiheen tulokset 15 mm:n kuulilla 4 mm ja 2 mm läpäisyprosenttien ero kasvaa kuulamäärän pienentyessä 10 mm:n kuulilla läpäisyprosenttien ero pienenee kuulamäärän pienentyessä Keskimääräinen raekoko on paljon pienempi ja hienoaineksen määrä suurempi Aikaisemmissa tutkimuksissa on havaittu kuluneen materiaalin määrän pysyvän lähes samansuuruisena seulojen 0,074 2 mm välillä

5 Sorila 15 mm:n kuulat 3 kg Sorila 10 mm:n kuulat, 3 kg

6 Ensimmäisen vaiheen tulokset 15 mm:n kuulilla moninkertaisia kuulamyllyarvoja johtuen puolet pienemmästä raekoosta > testien toistettavuus heikkenee Patavuoren tulokset odotettua suurempia johtuen testatun kiviaineksen huonosta muodosta Sorilan kiviaineksella parempi muotoarvo (pienempi litteysluku) Sorilan kiviaineksen kulutuskestävyys suhteessa Patavuoreen paranee kuulamäärän vähetessä Ilman teräskuulia kulumista ei esiintynyt juuri lainkaan Työn vaiheet II Lopulliset testit 3 kg halkaisijaltaan 10 mm teräskuulilla Raekoko Kuulakoko ja määrä Kierrosmäärä SFS-EN q*350 g 14/16 mm q*650 g 11,2/14 mm 15 mm/ 7 kg 5400 Modifioitu 4/8 mm q*500 g 4/5,6 mm q*500 g 5,6/8 mm 10 mm/ 3 kg 5400

7 Toisen vaiheen tulokset Kiviaines Kuulamyllyarvo (A N4/8 ) eri seuloilla <1mm <2mm <4mm Sorila 14,4 16,0 27,7 Patavuori 1 12,7 13,8 26,5 Patavuori 2 4,3 4,5 9,6 Koskenkylä 6,2 7,1 14,7 Takamaa 16,4 17,3 30,0 Haukkavuori 14,0 15,0 27,1 Pernaja 7,1 7,7 15,3 Pattijoki 9,6 10,4 21,0 Kytäjä 4,9 5,3 12,7 Eurajoki 7,8 8,1 13,7 Toisen vaiheen tulokset Kiviaines Kivilaji A N A N4/8 Suhdeluku A N /A N4/8 Litteysluku Sorila granodioriitti 8,2 16,0 0,5 15 Patavuori ,8 0,4 22 Patavuori 2 6 4,5 1,3 12 Koskenkylä 5,5 7,1 0,8 24 Takamaa 9,5 17,3 0,5 29 Haukkavuori 8,4 15,0 0,6 24 Malmgård 6,7 7,7 0,9 17 Pattijoki 6,7 10,4 0,6 12 Kytäjä 5,9 5,3 1,1 15 Eurajoki diabaasi 12 8,1 1,5 7

8 Toisen vaiheen tulokset Kuulamyllyarvojen vaihteluväli selkeästi suurempi verrattuna standardinmukaiseen testiin Rakeiden pienentyessä ja suhteellisen kulutuspinnan lisääntyessä mineraalikoostumus ja kiven sisäinen rakenne vaikuttavat enemmän kulumiskestävyyteen Eri kiviainesten väliset erot tulevat selvemmiksi Myös muissa tutkimuksissa muodon vaikutus tulee merkittäväksi (varsinkin < 8 mm raekokolajitteilla) Toisen vaiheen tulokset Litteysluvun vaikutus modifioituun kuulamyllyarvoon 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 A N4/8 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 R 2 = 0, Litteysluku

9 Johtopäätökset Hienorakeisen asfalttimassan kiviaineksen kulutuskestävyyttä ei voida suoraan testata standardinmukaisella kuulamyllytestillä Pienet rakeet murskautuvat kulumisen sijasta normaalikokoisilla kuulilla Pienemmän kuulakoon ja pienemmän kuulamäärän ansiosta kuulamyllyarvolle pystytään löytämään sopiva suuruusluokka Litteysluvun merkitys korostuu kun raekoko pienenee> Litteiden rakeiden rikkoutuminen tapahtuu helpommin, minkä seurauksena myös rakeiden suhteellinen kulutuspinta lisääntyy. Johtopäätökset Raekoon pienentyessä kiven sisäinen rakenne, mineraalikoostumus ja tekstuuri tulee suhteessa merkittävämpään rooliin >Kulumista ei näin ollen voida suoraan päätellä standardinmukaisesta kuulamyllytestistä raekoon muuttuessa.

10 Johtopäätökset Lisätutkimuksia vaadittaisiin varsinkin eri kivilajien mineraalikoostumuksen ja tekstuurin merkityksen tarkempaan selvittämiseen Rakeiden muodon vaikutusta tulisi tutkia yhdellä kiviaineksella muokkaamalla litteysluvun suuruutta testinäytteessä. Myös kuulakoon ja -määrän vaikutukset testauksessa vaativat vielä lisätutkimuksia. KIITOS MIELENKIINNOSTA!